PROVA SCRITTA DEL MODULO DI. 18 Settembre 2018

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1 PROVA SCRITTA DEL MODULO DI 18 Settembre 2018 NOME: COGNOME: MATRICOLA: ESERCIZIO 1 (10 punti) 1. (6 punti) Progettare una rete logica che calcoli il complemento a 2 di un operando a tre bit. 2. (4 punti) Indicare a quale tipo di reti logiche appartiene la rete progettata e spiegarne il motivo. ESERCIZIO 2 (8 punti) Si consideri un calcolatore che dispone di una memoria principale di 256 Mbyte e di una memoria cache di 512 Kbyte. E' possibile accedere al singolo byte e la memoria è suddivisa in blocchi da 16 byte. 1) (4 punti) Spiegare, precisando il significato e la funzione dei diversi campi, come vengono interpretati gli indirizzi logici per recuperare l informazione contenuta nella cache nel caso venga usata la modalità di indirizzamento (a) Diretto (b) Completamente associativo 2) (2 punti) Si considerino le due parole di indirizzo rispettivamente 21A0x43 e 10y0F4D. Calcolare i valori delle cifre x e y tali per cui le due parole si trovino nella stessa "linea" di cache nel caso di indirizzamento diretto. 3) (2 punti) Nel caso di indirizzamento associativo, ipotizzando che la cache sia piena e il blocco in cui trova la prima parola di cui al punto precedente sia già in cache, mentre non lo sia il blocco in cui si trova la seconda, l eventuale chiamata a questa determinerà una sostituzione del blocco della prima? Motivare la risposta, facendo riferimento agli algoritmi di sostituzione FIFO e LRU. ESERCIZIO 3 (8 punti) 1. (4 punti) Scrivere la sequenza di istruzioni MIPS che implementino lo pseudo-codice: A[i] A[i] + 1 Dove A è un indirizzo simbolico di memoria e i rappresenta l offset rispetto all indirizzo dato. Nell implementare la soluzione, ricordare i vincoli di distanza tra una parola e la successiva nel MIPS. 2. (4 punti) Interpretare il seguente frammento di codice Assembly MIPS, istruzione dopo istruzione, considerando e modificando lo stato della memoria e dei registri a partire da quello in figura (PC è il contatore di programma). ESERCIZIO 4 (7 punti) Si consideri il caso di un Bus di I/O sul quale devono essere collegate 8 periferiche esterne. Si ipotizzi che sulla parte di controllo del Bus si abbiano solo 2 segnali di controllo liberi da poter utilizzare per gestire l arbitraggio delle 8 periferiche da collegare. Descrivere la tecnica di arbitraggio utilizzabile in una tale situazione, disegnando un possibile schema di collegamento delle periferiche e spiegando chiaramente le implicazioni del suo utilizzo sulla gestione delle richieste di I/O delle periferiche.

2 ESERCIZIO 1 Tabella di verità della rete in oggetto : Ingressi Uscite A B C A B C C A' AB AC AB C X B' BC BC C C' C Si tratta ovviamente di una rete logica combinatoria, in quanto le uscite dipendono soltanto dai valori degli ingressi ad un dato istante. Calcolatori Elettronici 18 settembre

3 ESERCIZIO 2 1. Per indirizzare 256 Mbyte occorre un indirizzo di almeno 28 bit. Per indirizzare il singolo byte all interno di un blocco occorrono 4 bit (16 = 2 4 ), che coincidono con i 4 bit meno significativi dell'indirizzo di memoria primaria. I restanti 24 bit costituiscono l'indirizzo del block frame. (a) Indirizzamento diretto. In questo caso devo poter indirizzare ciascuno dei 32K blocchi contenuti nella cache (512Kbyte/(16byte/blocco)). Occorrono 15 bit che coincidono con i 15 bit meno significativi del "block frame" Pertanto i 28 bit di indirizzo della memoria primaria vengono interpretati come: tag cache index offset 9 bit 15 bit 4 bit (b) Indirizzamento (completamente) associativo. Non è presente il campo cache index. I 28 bit di indirizzo della memoria primaria vengono interpretati come: tag (block frame) offset 24 bit 4 bit 2. Perché le due parole si trovino nella stessa "linea" di cache è necessario eguagliare l'index delle due parole. Faremo riferimento alla suddivisione in campi dell'indirizzo mostrato nella soluzione della prima parte dell'esercizio. Nel caso di indirizzamento diretto avremo: tag cache index Offset 9 bit 15 bit 4 bit xxxx y yyy In esadecimale, x = F, mentre y può essere pari a 2 od A perché la cifra più significativa è nel tag. 3. La sostituzione del blocco contenente la prima parola con il blocco contenente la seconda dipende essenzialmente dal fatto che, a seconda dell algoritmo FIFO/LRU, quel blocco si presenti come candidato alla sostituzione. Nell indirizzamento associativo, il cache index o il tag non hanno alcun ruolo in questa decisione. In particolare: - Algoritmo FIFO: il blocco verrà sostituito se si troverà in testa alla coda di sostituzione (il primo chiamato in ordine di tempo). - Algoritmo LRU: il blocco verrà sostituito se risulterà essere il meno referenziato all istante della chiamata della parola in esame. In tutti gli altri casi, ad essere sostituito sarà un altro blocco. Calcolatori Elettronici 18 settembre

4 ESERCIZIO 3 Soluzione domanda 1. Supponendo che i sia memorizzato nel registro $1, le istruzioni prevedono: Calcolo dell offset completo Istruzione di trasferimento da memoria a registro Aggiornamento del registro Aggiornamento della memoria con trasferimento da registro muli $1, $1, 4 lw $4, A($1) addi $4, $4, 1 sw $4, A($1) Soluzione domanda 2. In neretto l istruzione in esecuzione e il relativo effetto sulla memoria e/o registri. Calcolatori Elettronici 18 settembre

5 ESERCIZIO 4 Con soli 2 segnali liberi è possibile solo utilizzare la tecnica daisy chain che ha solo 2 segnali (request e grant). Ovviamente questa tecnica implica una gestione rigida delle priorità, che sono definite una volta per tutte. 8 Calcolatori Elettronici 18 settembre

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